实体万向地球仪 + 维特智能 BWT901BLECL 蓝牙姿态传感器 + Python Web / 微信小程序。
转动真实地球仪，自动感知球顶朝向，收听当地电台，或让小萌宠用自然绘本语音给孩子讲世界故事！
- 百元 DIY 专属物理交互地球仪：
- 核心传感器采用维特智能 BWT901BLECL（闲鱼二手约 ¥45）。
- 地球仪选用无固定轴的万向地球仪（球座分离式，电商平台约 ¥25–60 不等）。
- 总硬件物料成本控制在 ¥80–100 以内！
- 完美兼容无轴万向地球仪：
- 现代万向地球仪底座与球体分离，球体可完全自由三维滚动，不再受传统经纬圈机械轴锁死。
- 本项目采用纯重力方向解算（不依赖地磁，不受马达和金属干扰），传统的 23.5° 地轴倾角在数学模型中与读数无强制相关性，任意地点转到最顶端即可直接读数！
- 双端支持：
- 📱 微信小程序版（「环宇寻声」）：手机直接开蓝牙连接传感器，自动下发 10Hz 降频节能指令，无需电脑中转，走到哪玩到哪。
- 💻 Python Web 3D 网页版：三维数字孪生地球仪（
globe.gl），支持鼠标拖拽互动、真实传感器直连及模拟器巡游。
- 双模式自由切换：
- 📻 环球电台模式：1,648+ 精选网络电台，覆盖全国 34 个省级行政区代表台及全球主要文化都市，带同城切台与曲风分类。
- 🐼 萌宝环球乐园模式：专为幼儿启蒙设计，24 个全球宏观生态区大容错 Voronoi 邻近吸附（零盲区、零空转），全套内置微软 Edge-TTS 神经网络绘本级自然人声，让孩子听小动物讲当地特色！
| 物品 | 规格/说明 | 采购渠道与参考价 |
|---|---|---|
| BWT901BLECL | BLE 5.0 九轴姿态传感器（本项目仅使用加速度计解算重力） | 闲鱼二手约 ¥45（全新原装约 ¥120–160） |
| 万向地球仪 | 球体与底座分离式/无固定轴，建议直径 20~25cm | 淘宝/拼多多/1688 约 ¥25–60 不等 |
| 3M VHB 双面胶 / 热熔胶 | 固定模块和配重 | 约 ¥5–10 |
| 配重块 | 钓鱼铅坠、废旧硬币或垫圈（约 19g，与模块等重） | 约 ¥2–5 |
| 蓝丁胶 | 球体配平微调 | 约 ¥5 |
模块尺寸为 51.5 × 36.1 × 15mm，重量约 19g。
- 结构说明： 采用球座分离的无轴地球仪，底座通常带 3 个平滑滚珠或凹形托槽，球体可向任意方向 360° 自由旋转。球顶读数点即为球体几何正上方最高点。
- 开检修口： 在南极洲区域（南纬 70° 附近，人迹罕至且地图拼缝少）用美工刀切开一个约 55×40mm 的长方形小门，切下的塑料皮保留做盖板。
- 固定传感器： 用 3M VHB 胶把 BWT901BLECL 牢固贴在检修口旁边的内壁上。Type-C 充电口和电源开关朝向检修口，方便随时插线充电或开关机。
- 配平（重心归中）：
19g 的模块贴在球壁会导致球体重心偏离球心，松手时球体因偏心自转。
- 用一根长竹签顶着粘有热熔胶的配重块（约 19g），穿过球心粘在传感器正对面的内壁（即北极附近的内壁）。
- 把球转到任意角度松手，若有轻微偏转，取少量蓝丁胶在检修口微调，直至球体在底座上随意放置均静止不溜车。
- 合上盖板： 用美纹纸或透明胶带合上检修口即可。
flowchart LR
A["BWT901BLECL<br/>球体内壁固定"] -- "BLE 蓝牙 5.0<br/>(自动降频至 10Hz)" --> B["手机小程序 / 电脑 Python"]
B -- "纯重力加速度向量" --> C["Wahba 问题 (Jacobi SVD)<br/>求解传感器到地球坐标系旋转矩阵 R"]
C -- "球顶正上方顶点" --> D["地理经纬度 (Lat / Lon)"]
D --> E["📻 环球电台 / 🐼 萌宝乐园"]
- 纯重力解算，无磁干扰： 地球仪静止时，加速度计测得的向量即为绝对物理正上方（$1g$ 重力反方向）。算法完全不依赖磁力计，彻底摆脱室内地磁扭曲、电机以及电脑金属外壳的漂移影响。
-
四点向导式标定（Wahba 问题）：
传感器在球体内的粘贴姿态是任意的。用户仅需根据向导，依次将 4 个已知经纬度地点转到正上方最高点并停稳记录：
- ① 北极 (90°N, 0°)
- ② 赤道交点 (0°, 0°)
- ③ 新加坡 (1.35°N, 103.82°E)
- ④ 悉尼 (-33.87°S, 151.21°E)
利用 Jacobi SVD 求解正交旋转矩阵
$R$ ，标定完成后算法残差（RMS）一般在 1°~2° 以内，数据自动持久化到本地。
微信小程序已全套开源于 miniprogram/ 目录：
- 打开 微信开发者工具，导入目录选择
miniprogram/。 - 开发者工具上方点击 预览，使用手机微信扫码进入。
- 手机开启蓝牙，点击“连接蓝牙”选中
WT901BLE...传感器。 - 首次使用根据向导完成 4 点标定（耗时约 30 秒）。
- 自由玩耍：
- 切换到
🐼 萌宝乐园：转动地球仪，内置微软 Edge-TTS 绘本普通话语音会自动为孩子讲当地动物故事，点击头像可重复听！ - 切换到
📻 环球电台：转到任一国家或省份，自动搜索并播放当地广播电台。
- 切换到
详细配置与部署指南请见 miniprogram/README.md。
需要 Python 3.9 或更高版本。
# 1. 创建并激活虚拟环境
python3 -m venv .venv && source .venv/bin/activate
# 2. 安装基础依赖
pip install -r requirements.txt
# 3. 运行程序（连接真实硬件）
python -m globesound --web
# 4. 无硬件模拟器体验（自动巡游世界主要名城与萌友）
python -m globesound --simulate --web- 浏览器打开 http://localhost:8765/。
- 页面顶部支持随时在
📻 环球电台与🐼 萌宝乐园之间切换。 - 支持鼠标直接拖拽互动：在浏览器里用鼠标拖拽旋转 3D 地球仪，松手即会自动吸附并触发朗读！
- 快捷键：萌宝模式下按 空格键 重播音效，按 Enter 键或 T 键 朗读故事；电台模式下用 方向键 ◀ ▶ 切换同城电台。
- 维特智能传感器出厂默认采样率可能高达 50Hz 或 100Hz，蓝牙连续广播耗电很大。
- 本项目小程序已内置自动降频机制：连接建立后会自动下发
FF AA 03 06 00将回传率调节至 10Hz，可让 200mAh 电池续航延长至 15~20 小时。 - 长时间不玩时请拨动检修口内的物理开关关机。
- 说明配平存在轻微偏差。将传感器正对面的配重块调整到与传感器等重（约 19g），并在检修口处用少量蓝丁胶粘贴在偏轻的一侧做微调，直到球体在任意角度均能平稳静止。
- 直径 20cm 的地球仪周长仅约 62.8cm，手转误差普遍在
$3^\circ \sim 5^\circ$ 。 -
萌宝乐园采用全球 24 个宏观生态区 Voronoi 邻近吸附体系，半径覆盖
$12^\circ \sim 45^\circ$ ，陆地海洋 100% 全覆盖，绝对不会出现轮空转或死区。 - 电台模式采用三级阶梯缓冲区（0.5° 同城 → 3° 邻近 → 8° 广域兜底），并配置了各大洋海事短波台兜底。
globesound/
├── globesound/ # Python 核心服务
│ ├── cli.py # 命令行与蓝牙服务
│ ├── geo.py # 纯重力 SVD Wahba 解算核心
│ ├── sim.py # 虚拟地球仪模拟器
│ ├── web.py # 轻量 HTTP / SSE 流服务
│ ├── stations.py # 网络电台检索与缓存
│ └── static/ # Web 3D 前端 (index.html, kids_zones.json, audio/)
├── miniprogram/ # 完整微信小程序源码
│ ├── app.js / app.json # 小程序全局配置
│ ├── audio/kids/ # 24 个生态大区 Edge-TTS 高品质离线语音
│ ├── data/kids_zones.json # 24 大萌宝生态区配置
│ ├── data/stations.json # 1,648 座精选全球网络电台
│ ├── pages/index/ # 主页（电台/萌宝乐园双模式）
│ ├── pages/calibrate/ # 四点向导式标定页
│ └── utils/ # BLE 驱动、SVD 解算、音频发生器
└── scripts/
├── build_kids_audio.py # 基于 edge-tts 批量生成自然语音的构建脚本
└── build_enhanced_stations.py # 电台全量抓取与清洗工具
MIT License